竖向及横向静浮式导向液压作动器、离心机振动台的制作方法

本发明涉及振动控制系统的技术领域，具体的涉及一种竖向及横向静浮式导向液压作动器、离心机振动台。

背景技术：

随着技术不断发展进步，对各种紧凑型振动台的需求越来越多，同时对应振动频率的要求也越来越高。因此，振动台对于导向系统的功能和性能要求也越来越高。

目前，大部分的紧凑型振动台都是液压作动器与振动平台之间采用叠层橡胶轴承导向系统。叠层橡胶轴承是通过橡胶和钢板叠加实现，具有轴向刚度大横向刚度小的特点。当振动平台沿着液压作动器轴向振动时，叠层橡胶轴承可把液压作动器的力传递给振动平台，当振动平台沿着垂直于液压作动器轴线振动时，叠层橡胶轴承可以进行小位移的横向移动。

但是，上述方式会产生横向附加力影响横向加载力的控制误差，而且当振动平台旋转时，叠层橡胶轴承受弯矩，一侧受压力另一侧受拉力，降低了使用的寿命，进而造成叠层橡胶轴承的损坏。并且，也影响了振动台的使用效果。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种竖向静浮式导向液压作动器，以解决现有技术中存在的，采用橡胶和钢板叠加的叠层橡胶轴承，使用时会产生横向附加力，影响横向附加力的控制误差，使用寿命短的技术问题。

本发明的目的在于提供一种横向静浮式导向液压作动器，以解决现有技术中存在的，采用橡胶和钢板叠加的叠层橡胶轴承，使用时会产生横向附加力，影响横向附加力的控制误差，使用寿命短的技术问题。

本发明的目的在于提供一种离心机振动台，以解决现有技术中存在的，采用橡胶和钢板叠加的叠层橡胶轴承，使用寿命短，影响振动台的使用效果的技术问题。

本发明提供的一种竖向静浮式导向液压作动器，包括缸体和第一不完全平衡静压支撑盘组件；

缸体上连接有伺服控制阀；

缸体一侧的第一伸出端通过第一缸套连接有第一柱塞，第一柱塞的内侧端连接有位移传感器，第一柱塞的外侧端与第一不完全平衡静压支撑盘组件转动连接。

进一步的，缸体内设有与伺服控制阀连接的作动器供油管和作动器出油管；

作动器供油管与第一柱塞的第一柱塞油腔相连通，第一柱塞的第一供油口与第一不完全平衡静压支撑盘组件的第一支撑盘供油口相连通；

缸体的一侧连接有第一回油管，第一回油管与第一不完全平衡静压支撑盘组件的第一支撑盘回油槽相连通；作动器出油管与第一支撑盘供油口相连通。

进一步的，位移传感器连接在第一柱塞的弹性件上，位移传感器一端的位移传感器活动端固定座抵接在弹性件的一端，位移传感器另一端的位移传感器线圈固定座抵接在弹性件的另一端。

进一步的，第一柱塞上设有第一弧形槽，第一不完全平衡静压支撑盘组件连接有第一球铰球头，第一球铰球头通过第一球铰压盖连接在第一弧形槽内。

本发明提供的一种横向静浮式导向液压作动器，包括竖向静浮式导向液压作动器和第二不完全平衡静压支撑盘组件；

缸体另一侧的第二伸出端与所述缸体一侧的第一伸出端对称设置；

缸体的第二伸出端通过第二缸套连接有第二柱塞，第二柱塞的外侧端与第二不完全平衡静压支撑盘组件转动连接。

进一步的，缸体内设有与伺服控制阀连接的作动器供油管和作动器出油管；

作动器供油管与第一柱塞的第一柱塞油腔相连通，第一柱塞的第一供油口与第一不完全平衡静压支撑盘组件的第一支撑盘供油口相连通；缸体的一侧连接有第一回油管，第一回油管与第一不完全平衡静压支撑盘组件的第一支撑盘回油槽相连通；

作动器出油管与第二柱塞的第二柱塞油腔相连通，第二柱塞的第二供油口与第二不完全平衡静压支撑盘组件的第二支撑盘供油口相连通；缸体的第二伸出端连接有第二回油管，第二回油管与第二不完全平衡静压支撑盘组件的第二支撑盘回油槽相连通。

进一步的，第二柱塞上设有第二弧形槽，第二不完全平衡静压支撑盘组件连接有第二球铰球头，第二球铰球头通过第二球铰压盖连接在第二弧形槽内。

本发明提供的一种离心机振动台，包括竖向静浮式导向液压作动器、横向静浮式导向液压作动器和振动台；

振动台相对的两个侧壁分别设有第一连接槽和第二连接槽，第一连接槽内、第二连接槽内均连接有横向静浮式导向液压作动器，振动台的底部连接有多个均布的竖向静浮式导向液压作动器。

进一步的，横向静浮式导向液压作动器的第一不完全平衡静压支撑盘组件端面、第二不完全平衡静压支撑盘组件端面均连接有dlc薄膜。

相对于现有技术，本发明的竖向静浮式导向液压作动器具有以下优势：

本发明的缸体上连接伺服控制阀，利用伺服控制阀对缸体内的第一柱塞的启闭进行控制；利用第一缸套连接第一柱塞，并且在第一柱塞的内侧端连接位移传感器，对第一柱塞的移动位置进行检测；第一柱塞的外侧端与第一不完全平衡静压支撑盘组件转动连接，当振动平台旋转时，不完全平衡静压支撑盘与振动台上的滑动面之间能够完全贴合，较小了横向摩擦力，减小横向附加力的控制误差，提高了振动台的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的竖向静浮式导向液压作动器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的竖向静浮式导向液压作动器的原理图；

图3为本发明实施例提供的横向静浮式导向液压作动器的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的横向静浮式导向液压作动器的立体图；

图5为图4的主视图；

图6为图4的左视图；

图7为图4的右视图；

图8为本发明实施例提供的横向静浮式导向液压作动器的原理图；

图9为本发明实施例提供的离心机振动台上部位置的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的离心机振动台下部位置的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的不完全平衡静压支撑盘的连接装置结构示意图；

图12为本发明实施例提供的不完全平衡静压支撑盘外侧面的结构示意图；

图13为本发明实施例提供的不完全平衡静压支撑盘的俯视图；

图14为本发明实施例提供的不完全平衡静压支撑盘的主视剖视图；

图15为本发明实施例提供的不完全平衡静压支撑盘内侧面的结构示意图。

附图标记说明：

100-缸体；200-第一不完全平衡静压支撑盘组件；

300-第二不完全平衡静压支撑盘组件；400-竖向静浮式导向液压作动器；

500-横向静浮式导向液压作动器；600-振动台；

101-伺服控制阀；102-第一缸套；

103-第一柱塞；104-位移传感器；

105-作动器供油管；106-作动器出油管；

107-第一柱塞油腔；108-第一供油口；

109-第一回油管；110-弹性件；

111-位移传感器活动端固定座；112-位移传感器线圈固定座；

113-第一弧形槽；114-第二缸套；

115-第二柱塞；116-第二柱塞油腔；

117-第二供油口；118-第二回油管；

119-第二弧形槽；201-第一支撑盘供油口；

202-第一支撑盘回油槽；203-第一球铰球头；

204-第一球铰压盖；205-不完全平衡静压支撑盘；

206-安装槽；207-第一连接孔；

208-第二连接孔；209-锁紧件；

210-第一密封件；211-外部高压油口；

212-高压油管路；213-节流孔；

214-高压流道；215-高压油口；

216-支撑块；217-第二密封件；

301-第二支撑盘供油口；302-第二支撑盘回油槽；

303-第二球铰球头；304-第二球铰压盖；

601-第一连接槽；602-第二连接槽。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示，本发明的一个实施例中，一种竖向静浮式导向液压作动器，包括缸体100和第一不完全平衡静压支撑盘组件200；

缸体100上连接有伺服控制阀101；

缸体100一侧的第一伸出端通过第一缸套102连接有第一柱塞103，第一柱塞103的内侧端连接有位移传感器104，第一柱塞103的外侧端与第一不完全平衡静压支撑盘组件200转动连接，使第一不完全平衡静压支撑盘组件200的支撑盘能够绕第一柱塞103的外侧端转动，支撑盘端面与振动平台上的滑动面接触起支撑及导向作用。

伺服控制阀101包括二级伺服阀、三级阀阀芯、三级阀阀套。位移传感器104能够测量第一柱塞103的移动位置。

进一步的，缸体100内设有与伺服控制阀101连接的作动器供油管105和作动器出油管106；

作动器供油管105与第一柱塞103的第一柱塞油腔107相连通，第一柱塞103的第一供油口108与第一不完全平衡静压支撑盘组件200的第一支撑盘供油口201相连通；

缸体100的一侧连接有第一回油管109，第一回油管109与第一不完全平衡静压支撑盘组件200的第一支撑盘回油槽202相连通；作动器出油管106与第一支撑盘供油口201相连通。

进一步的，位移传感器104连接在第一柱塞103的弹性件110上，位移传感器104一端的位移传感器活动端固定座111抵接在弹性件110的一端，位移传感器104另一端的位移传感器线圈固定座112抵接在弹性件110的另一端。

弹性件110为弹簧，在图1中，位移传感器104上端的位移传感器活动端固定座111抵接在弹性件110上端，位移传感器104下端的位移传感器线圈固定座112抵接在弹性件110下端。

进一步的，第一柱塞103上设有第一弧形槽113，第一不完全平衡静压支撑盘组件200连接有第一球铰球头203，第一球铰球头203通过第一球铰压盖204连接在第一弧形槽113内。第一球铰球头203通过螺钉连接在支撑盘的内侧端中间位置，然后采用第一球铰压盖204、螺栓固定在第一弧形槽113内。

使用时，竖向静浮式导向液压作动器安装在振动平台的底面，不完全平衡静压支撑盘与振动平台通过滑动面贴合，作动器不工作时，在振动平台及负载的作用力下第一柱塞103缩回，第一柱塞103的下表面与缸体100接触；当作动器工作时，三级伺服阀换向，系统供油与作动器的第一柱塞油腔107相通，同时也与支撑盘供油相通为支撑盘供油，在三级伺服阀及位移传感器104的控制下，作动器升到中位进入试验状态，之后通过垂直作动器控制平台的各种姿态运动；需要第一柱塞103缩回时，三级伺服阀换向，系统回油与作动器的第一柱塞油腔107相通，第一柱塞103在振动平台及负载的作用力下缩回。

垂直作动器进入试验状态，并在三级伺服阀和位移传感器104的闭环在当前位置时，振动平台可进行单水平运动，此时不完全平衡静压支撑盘起导向作用。

如图2～6、图9所示，本发明的一个实施例中，一种横向静浮式导向液压作动器，包括竖向静浮式导向液压作动器和第二不完全平衡静压支撑盘组件300；

竖向静浮式导向液压作动器包括缸体100和第一不完全平衡静压支撑盘组件200；

缸体100上连接有伺服控制阀101；

缸体100左侧的第一伸出端通过第一缸套102连接有第一柱塞103，第一柱塞103的内侧端连接有位移传感器104，第一柱塞103的外侧端与第一不完全平衡静压支撑盘组件200转动连接。

缸体100右侧的第二伸出端与缸体100左侧的第一伸出端对称设置；

缸体100右侧的的第二伸出端通过第二缸套114连接有第二柱塞115，第二柱塞115的外侧端与第二不完全平衡静压支撑盘组件300转动连接。

第二不完全平衡静压支撑盘组件300与第一不完全平衡静压支撑盘组件200的结构相同，区别之处是，第二不完全平衡静压支撑盘组件300没有安装位移传感器104。

本发明在横向静浮式导向液压作动器左、右两侧与振动平台之间通过不完全平衡静压支撑盘组件进行滑动支撑及导向，与滑动平面间的摩擦力仅为作动器出力的1％，不完全平衡静压支撑盘组件与液压作动器活塞杆之间通过球铰连接，当振动平台旋转时，不完全平衡静压支撑盘与平台上滑动面完全贴合，采用这种结构既减小了横向摩擦力又提高了振动台的使用寿命。

进一步的，缸体100内设有与伺服控制阀101连接的作动器供油管105和作动器出油管106；

作动器供油管105与第一柱塞103的第一柱塞油腔107相连通，第一柱塞103的第一供油口108与第一不完全平衡静压支撑盘组件200的第一支撑盘供油口201相连通；缸体100的一侧连接有第一回油管109，第一回油管109与第一不完全平衡静压支撑盘组件200的第一支撑盘回油槽202相连通；

作动器出油管106与第二柱塞115的第二柱塞油腔116相连通，第二柱塞115的第二供油口117与第二不完全平衡静压支撑盘组件300的第二支撑盘供油口301相连通；缸体100的第二伸出端连接有第二回油管118，第二回油管118与第二不完全平衡静压支撑盘组件300的第二支撑盘回油槽302相连通。

进一步的，第二柱塞115上设有第二弧形槽119，第二不完全平衡静压支撑盘组件300连接有第二球铰球头303，第二球铰球头303通过第二球铰压盖304连接在第二弧形槽119内。

不完全平衡静压支撑盘组件的不完全平衡静压支承盘，与液压作动器的柱塞通过球铰连接，在运动过程中支撑盘端面始终与滑动面贴合。

球铰的球头和球窝采用自润滑涂层，在运动过程中减小摩擦力。

本实施例的液压作动器为双作用作动器，应用其他导向领域时，也可以采用单作用结构。

横向静浮式导向液压作动器与振动平台之间采用不完全平衡静压支承盘进行支撑，不完全平衡静压支承盘对与振动台起导向作用，这种导向模式还可以应用于其他领域。

不完全平衡静压支承盘的供油与液压作动器的作动器供油管105相通，不完全平衡静压支承盘的支撑力随着液压作动器出力大小变化。

本发明提出的静浮式导向液压作动器，应用于振动系统及加载系统，可根据作动器的出力，调节静压支撑盘承载力的大小，在降低横向力的同时，又能满足导向功能。

如图7～8所示，本发明提供的一种离心机振动台，包括竖向静浮式导向液压作动器400、横向静浮式导向液压作动器500和振动台600；

振动台600相对的两个侧壁分别设有第一连接槽601和第二连接槽602，第一连接槽601内、第二连接槽602内均连接有横向静浮式导向液压作动器500，第一连接槽601内、第二连接槽602为向内凹陷的方形槽，将两个横向静浮式导向液压作动器500分别嵌入两个方形槽内，节省了安装空间；振动台600的底部连接有多个均布的竖向静浮式导向液压作动器400。

本发明的静浮式导向液压作动器左、右两侧与振动平台之间通过不完全平衡静压支撑盘组件进行滑动支撑及导向，不完全平衡静压支撑盘组件与滑动平面之间采用90％的油液支撑，10％金属支撑，所以，与滑动平面间的摩擦力仅为作动器出力的1％；不完全平衡静压支承盘供油与液压作动器的供油腔相通，不完全平衡静压支承盘的支撑力随着液压作动器出力大小变化。

不完全平衡静压支撑盘组件与液压作动器活塞杆之间通过球铰连接，当振动平台旋转时，不完全平衡静压支撑盘与平台上滑动面完全贴合，球铰的球头和球窝采用自润滑涂层，在运动过程中减小摩擦力。

本发明的一个实施例中，如图2所示，静浮式导向液压作动器安装在振动平台的两个滑动面之间，作动器不工作时，在弹性件110的作用下左侧的第一柱塞103和右侧的第二柱塞115分别向外伸出，两个不完全平衡静压支撑盘分别与振动平台上的两个滑动面贴合；当作动器向左运动时，二级伺服阀控制三级阀阀芯移动，作动器供油管105与左侧的第一柱塞油腔107相通，并通过左侧的第一供油口108与左侧的第一支撑盘供油口201相通为支撑盘供油，同时作动器出油管106与右侧的第二柱塞油腔116相通，并通过右侧的第二供油口117与右侧的第二支撑盘供油口301相通为支撑盘供油，反之作动器向右运动，此时振动平台为单水平运动，两侧的不完全平衡静压支撑盘起支撑作用；当振动平台垂直运动、水平和垂直双向运动或者绕垂直向扭转时，不完全平衡静压支撑盘既有支撑作用又有导向作用。

进一步的，横向静浮式导向液压作动器的第一不完全平衡静压支撑盘组件200端面、第二不完全平衡静压支撑盘组件300端面均连接有dlc薄膜。

不完全平衡静压支承盘的端面采用dlc薄膜，dlc薄膜的耐磨减摩作用能够发挥很大的作用，同时，间歇运动的工况下，也能耐蚀并防止粘连，有良好的亲油性，会具有良好的效果，且dlc薄膜在密封环上也有过良好的应用经验。

本发明还可以应用在一种驱动及导向的振动控制系统，包括静浮式导向液压作动器、承载平台、垂直液压作动器、液压油源、控制系统；该系统可进行水平及垂直两个自由度的高频振动。

与现有技术相比，上述的驱动及导向的振动控制系统的有益效果在于：具有摩擦力低、频率高和使用寿命长等特点。

另外，本发明的实施例中，如图11～15所示，左端为不完全平衡静压支撑盘205，右端为第一柱塞103；不完全平衡静压支撑盘205的右侧面采用螺钉连接有第一球铰球头203，第一柱塞103的左侧面设置向内凹陷的第一弧形槽113，即球窝；第一球铰球头203右端的弧形端卡接在球窝内，然后采用第一球铰压盖204对第一球铰球头203的安装位置进行卡紧锁定；第一球铰球头203与不完全平衡静压支撑盘205的右侧面之间为可拆卸连接的方式，第一球铰球头203与第一柱塞103之间也采用可拆卸连接的方式，一旦第一球铰球头203损坏，可直接更换新的第一球铰球头203，避免不完全平衡静压支撑盘205的整体更换所造成的浪费。

在不完全平衡静压支撑盘205的内侧面设置安装槽206，安装槽206为向内凹陷的圆形槽；第一球铰球头203左端的圆柱端卡接固定在安装槽206内，以对第一球铰球头203的圆柱端位置进行固定。

第一连接孔207是在安装槽206内形成的通孔，第二连接孔208是在第一球铰球头203的圆柱端形成的盲孔；锁紧件209采用螺钉，螺钉穿过第一连接孔207锁定在第二连接孔208内，以将第一球铰球头203的圆柱端连接在安装槽206内。

在第一球铰球头203的左端面上设置向内凹陷的环形槽，在环形槽内卡接固定第一密封件210，第一密封件210采用橡胶圈，以利用橡胶圈增大第一球铰球头203与安装槽206的槽面之间的摩擦力，使第一球铰球头203的连接位置牢固，还能起到防尘及密封作用。

不完全平衡静压支撑盘205内的高压油通过高压油管路212与不完全平衡静压支撑盘205连接，并且在不完全平衡静压支撑盘205的高压油管路212的接口处设置节流孔213，这样，当接触面有微小间隙时，就不会有大量的油液泄漏。

相比现有技术，高压油口在完全平衡静压支撑盘的中间位置，直接与作动器供油相通，当接触面有微小间隙时，就会出现大量油液泄漏的问题。

在高压油管路212的接口处设置多个节流孔213，确保接触面有微小间隙时，不会出现大量的油液泄漏的问题。

在高压流道214内设置三个高压油口215，确保更好的进油，确保高压油不流动。解决了现有技术中，高压流道内的高压油流动的问题。

在高压流道214内设置多个支撑块216，呈弧形结构设置在高压流道214内，设置成弧形结构是为了便于更好的在车床上进行加工，加工效率高。支撑块216外侧的密封面起到辅助支撑的作用，主要是防止支撑面的承载应力过大，形成不完全平衡静压支撑盘205的结构。现有技术中，完全平衡静压支撑盘的液压反力只抵消部分负载力，而本申请的完全平衡静压支撑盘剩余的负载力由支撑块216的金属壁面接触来承载，以形成不完全平衡静压支撑盘。

在不完全平衡静压支撑盘205的外侧面设置向内凹陷的环形槽，在环形槽内卡接固定第二密封件217，第二密封件217为橡胶圈，利用橡胶圈增大不完全平衡静压支撑盘205的外侧面与安装面之间的摩擦力，还起到防尘及密封作用。

本申请的不完全平衡静压支撑盘205采用dlc薄膜支撑盘，材质可以采用钢，耐磨减摩作用好，dlc薄膜的耐磨减摩作用更好。解决了现有技术中，完全平衡静压支撑盘的端面材质采用铜合金，存在磨损的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。